Κάθε χρόνο, τεράστιες ποσότητες φρούτων και λαχανικών αλλοιώνονται πριν καν φτάσουν στον καταναλωτή, προκαλώντας απώλειες που αντιστοιχούν σε περίπου το ένα τρίτο της συνολικής παραγωγής τροφίμων για ανθρώπινη κατανάλωση. Πίσω από αυτό το φαινόμενο βρίσκεται σε μεγάλο βαθμό το αιθυλένιο, ένα φυσικό αέριο που εκλύουν τα προϊόντα κατά την ωρίμανσή τους.
Όταν συσσωρεύεται σε χώρους αποθήκευσης ή μέσα σε κοντέινερ μεταφοράς, επιταχύνει τη διαδικασία ωρίμανσης και τελικά την αλλοίωση των τροφίμων. Για τον λόγο αυτό, η επιστημονική κοινότητα αναζητά εδώ και χρόνια οικονομικές λύσεις που θα μπορούν να ενσωματωθούν στις συσκευασίες και να δεσμεύουν το αιθυλένιο πριν αυτό επηρεάσει την ποιότητα των προϊόντων.
Μια νέα επιστημονική έρευνα φέρνει στο προσκήνιο μια πολλά υποσχόμενη λύση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας ευρέως διαθέσιμος τύπος αργίλου, έπειτα από συγκεκριμένες χημικές τροποποιήσεις, μπορεί να απορροφήσει σημαντικές ποσότητες αιθυλενίου. Παράλληλα, κατάφεραν να εντοπίσουν με ακρίβεια τα σημεία μέσα στο υλικό όπου παγιδεύεται το αέριο, ανοίγοντας τον δρόμο για ακόμη πιο αποδοτικά υλικά συσκευασίας.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «Applied Surface Science Advances» και επικεντρώνονται στον μοντμοριλλονίτη, έναν φυσικό άργιλο που αφθονεί στη φύση, έχει χαμηλό κόστος και χρησιμοποιείται ήδη σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Οι επιστήμονες εξέτασαν τρεις διαφορετικές μορφές του υλικού: τον φυσικό, ανεπεξέργαστο μοντμοριλλονίτη, μία εκδοχή που είχε υποστεί επεξεργασία με οξύ και μία τρίτη, η οποία μετά την όξινη επεξεργασία τροποποιήθηκε επιπλέον με χολίνη, ένα μόριο που συνδέεται με τα θρεπτικά συστατικά και απαντάται σε ορισμένα τρόφιμα.
Τρεις εκδοχές του ίδιου υλικού με εντελώς διαφορετική απόδοση
Ο μοντμοριλλονίτης διαθέτει στρωματώδη δομή, που θυμίζει μια εξαιρετικά λεπτή στοίβα από φύλλα, ανάμεσα στα οποία υπάρχουν μικροσκοπικά κενά. Η κατεργασία με οξύ δημιουργεί επιπλέον πόρους και ατέλειες στην επιφάνειά του, αυξάνοντας έτσι τα σημεία όπου μπορούν να προσκολληθούν μόρια αερίων. Η προσθήκη χολίνης διευρύνει ακόμη περισσότερο τους διαθέσιμους χώρους και μεταβάλλει τη χημική συμπεριφορά του υλικού, καθιστώντας το περισσότερο κατάλληλο για τη συγκράτηση αιθυλενίου.
Για να παρακολουθήσουν τι συμβαίνει σε ατομικό επίπεδο, οι ερευνητές επιστράτευσαν πέντε διαφορετικές τεχνικές ανάλυσης. Ανάμεσά τους ήταν και μία μέθοδος που αξιοποιεί δέσμες νετρονίων, επιτρέποντας την παρακολούθηση της κίνησης μεμονωμένων ατόμων και τον εντοπισμό των σημείων όπου καταλήγουν τα μόρια του αιθυλενίου, είτε στο εσωτερικό του αργίλου είτε στους πόρους και την επιφάνειά του. Σε συνδυασμό με αναλύσεις ακτίνων Χ, αισθητήρες μεταβολής μάζας, θερμικές μετρήσεις και φασματοσκοπία, οι επιστήμονες απέκτησαν ολοκληρωμένη εικόνα της συμπεριφοράς του αερίου στα διαφορετικά υλικά.
Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντικές διαφοροποιήσεις. Ο φυσικός, μη επεξεργασμένος άργιλος απορρόφησε ελάχιστο αιθυλένιο. Αντίθετα, ο μοντμοριλλονίτης που είχε υποστεί όξινη επεξεργασία εμφάνισε τη μεγαλύτερη συνολική απορροφητική ικανότητα. Η εκδοχή με χολίνη απορρόφησε μικρότερη ποσότητα, ωστόσο το αιθυλένιο που συγκρατήθηκε παρέμεινε δεσμευμένο πολύ πιο αποτελεσματικά.
Δεν αρκεί η ποσότητα, αλλά και η σταθερότητα της δέσμευσης
Στο δείγμα που είχε υποστεί επεξεργασία με οξύ, το μεγαλύτερο ποσοστό του αιθυλενίου βρέθηκε στους μεγαλύτερους επιφανειακούς πόρους, όπου συγκρατούνταν μέσω σχετικά ασθενών φυσικών δυνάμεων. Περίπου το ένα τρίτο των μορίων είχε εισχωρήσει βαθύτερα στο εσωτερικό του υλικού, όπου παρέμενε πιο σταθερά δεσμευμένο. Στην περίπτωση της τροποποίησης με χολίνη, σχεδόν το 76% του αιθυλενίου εντοπίστηκε εγκλωβισμένο στο εσωτερικό της δομής, έναντι μόλις 37% στο υλικό που είχε δεχθεί αποκλειστικά όξινη επεξεργασία.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι τα μόρια της χολίνης καταλαμβάνουν συγκεκριμένες θέσεις στο υλικό και μεταβάλλουν τη χημική τους συμπεριφορά, δημιουργώντας συνθήκες που ευνοούν την προσέλκυση και τη σταθεροποίηση του αιθυλενίου. Αν και αυτό περιορίζει τον συνολικό διαθέσιμο χώρο για απορρόφηση, τα μόρια που τελικά εγκλωβίζονται παραμένουν δεσμευμένα πολύ πιο ισχυρά και απαιτούν υψηλότερες θερμοκρασίες για να απελευθερωθούν.
Προοπτικές για πιο αποτελεσματικές συσκευασίες τροφίμων
Τα συμπεράσματα της έρευνας παρέχουν πολύτιμες κατευθύνσεις για τον σχεδιασμό νέων υλικών συσκευασίας. Η επεξεργασία με οξύ φαίνεται να εξασφαλίζει τη μεγαλύτερη συνολική απορρόφηση αιθυλενίου, κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο για προϊόντα με μικρό χρόνο ζωής ή για μεταφορές μεγάλων αποστάσεων. Από την άλλη πλευρά, η προσθήκη χολίνης δημιουργεί ένα υλικό που συγκρατεί το αιθυλένιο πιο σταθερά, περιορίζοντας ενδεχομένως την επανεκπομπή του μέσα στη συσκευασία.
Η επιλογή της χολίνης έγινε επειδή σχετίζεται με εφαρμογές στον τομέα των τροφίμων, αν και η συγκεκριμένη μελέτη δεν εξέτασε ζητήματα ασφάλειας ή κανονιστικής καταλληλότητας για άμεση επαφή με τρόφιμα.
Παρότι η αξιοποίηση των αποτελεσμάτων σε εμπορικές εφαρμογές απαιτεί ακόμη εκτεταμένη έρευνα, τόσο ο μοντμοριλλονίτης όσο και οι χημικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν είναι οικονομικές και ευρέως διαθέσιμες. Αυτό ενισχύει τις προοπτικές να αποτελέσουν τη βάση για την ανάπτυξη νέων συσκευασιών που θα συμβάλουν στον περιορισμό της σπατάλης τροφίμων.
Διαβάστε ακόμη
Εφορία: Νέο σαφάρι διασταυρώσεων για αδήλωτα εισοδήματα στο εξωτερικό
Οκτώ ημέρες, οκτώ χωριά και 680 χιλιόμετρα σε ποδήλατο στην «άλλη» τουριστική Ελλάδα (pics + vid)
Το μέλι της αρκούδας: Η Δραμινή οικογένεια Καρυπίδη παντρεύει την παράδοση με το ροζ και το χρυσό
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα
Σχολίασε εδώ
Για να σχολιάσεις, χρησιμοποίησε ένα ψευδώνυμο.